Las tintas conductoras son útiles para una variedad de aplicaciones, incluyendo electrónica impresa y flexible como antenas de identificación por radiofrecuencia (RFID), transistores o células fotovoltaicas. Se predice que la llegada de Internet de las cosas conducirá a una nueva conectividad dentro de los objetos cotidianos, incluso en el envasado de alimentos. Existe una clara necesidad de una producción económica y eficiente de dispositivos electrónicos que utilicen estables, componentes conductores y no tóxicos.

Un nuevo método para producir alta calidad, Las tintas de grafeno conductoras a base de agua con altas concentraciones han sido desarrolladas por investigadores del Graphene Flagship que trabajan en el Cambridge Graphene Center de la Universidad de Cambridge. REINO UNIDO. El nuevo método utiliza fuerzas de corte ultraaltas en un proceso de microfluidización para exfoliar las escamas de grafeno del grafito. El proceso convierte el 100% del material de grafito inicial en escamas utilizables para tintas conductoras, evitando la necesidad de centrifugación y reduciendo el tiempo necesario para producir una tinta utilizable. La investigación se publica en ACS Nano .

Las tintas producidas por el proceso de microfluidización tienen altas concentraciones de hasta 100 g de copos de grafeno por litro y pueden optimizarse para serigrafía. Estas tintas también se pueden utilizar para crear compuestos novedosos, revestimientos y dispositivos de almacenamiento de energía. Este método se puede aplicar fácilmente a otros materiales en capas, tales como nitruro de boro hexagonal o dicalcogenuros de metales de transición, para proporcionar una familia de componentes de circuito imprimibles:conductor, aislantes y semiconductores - con los que construir electrónica impresa con diferentes funcionalidades. Estas tintas son ideales para aplicaciones donde el bajo costo es importante.

Con el 100% de rendimiento del método de microfluidización, ahora es posible producir tintas de grafeno de alta calidad en cantidades suficientes para productos comerciales. Las tintas producidas con este método ya se han comercializado a través de una empresa derivada de la Universidad de Cambridge, Cambridge grafeno, que fue adquirida recientemente por la empresa de soluciones de ingeniería Versarien. Las tintas también se suministran a Novalia, una empresa de impresión innovadora con sede en Cambridge, para su uso en sus demostraciones electrónicas impresas interactivas táctiles.

Dr. Panagiotis Karagiannidis, investigador del Cambridge Graphene Centre, es el autor principal del trabajo. "La motivación fue la necesidad de producir capas con baja resistencia laminar mediante serigrafía con tintas de alta concentración. En el proceso de microfluidización, toda la mezcla de partida experimenta los mismos niveles de cizallamiento intensivo uniforme, convirtiéndola en una tinta utilizable con alta concentración. No hay desperdicio de material ni postprocesamiento que requiere mucho tiempo ".

El profesor Andrea Ferrari es director del Cambridge Graphene Centre, Oficial de ciencia y tecnología de Graphene Flagship, y Presidente del Panel de Gestión Insignia. Dijo:"Este es un avance conceptual importante, y ayudará significativamente a los objetivos de innovación e industrialización del Graphene Flagship. El hecho de que el proceso ya tenga licencia y esté comercializado indica cómo es factible reducir el tiempo desde el laboratorio hasta el mercado incluso durante la vida útil del buque insignia ".

Chris Jones de Novalia dijo "Para aplicaciones comercializables viables, los materiales deben ser rentables, fácil de manejar y muestra un rendimiento constante. Ejecutamos estas tintas en equipos de serigrafía industrial ordinaria sin modificaciones y logramos resultados consistentes, imprimiendo cientos de demostradores interactivos para el Mobile World Congress. Este es un punto muy emocionante:una coyuntura crítica entre el laboratorio y el público ".

Mar García-Hernandez del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas (CSIC) es la líder del Paquete de Trabajo Insignia de Grafeno Materiales Habilitantes, que se centra en el desarrollo de métodos de síntesis escalables para grafeno y otros materiales en capas. "La microfluidización es un gran paso adelante hacia las aplicaciones de tintas de grafeno asequibles y respetuosas con el medio ambiente en la energía fotovoltaica orgánica, Antenas RFID, Recubrimientos eléctricamente conductores o nanocompuestos. El método es ciertamente muy adecuado para la síntesis de una variedad de tintas de otros materiales en capas, lo que ampliará el alcance de las aplicaciones de materiales en capas en dispositivos del mundo real ".